關(guān)于樹脂基復(fù)合材料成型工藝的探討

周俊

（貴州理工學(xué)院 550000）

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了復(fù)合材料成型工藝方法的改變，樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展使其在很多行業(yè)都發(fā)揮了巨大的作用，成型工藝也在不斷的進(jìn)步和完善，本文通過對(duì)樹脂基復(fù)合材料的幾種成型工藝進(jìn)行研究，并對(duì)其應(yīng)用方向進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：樹脂基復(fù)合材料；成型工藝；發(fā)展方向

引言：樹脂基復(fù)合材料是一種纖維增強(qiáng)材料，它以有機(jī)聚合物為基體，在材料的選擇上一般使用芳綸、碳纖維、玻璃纖維等，目前，樹脂基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用在海洋工業(yè)、汽車工業(yè)以及航空工業(yè)領(lǐng)域中，正因?yàn)槠鋺?yīng)用范圍廣，樹脂基復(fù)合材料的成型方法也在不斷發(fā)展。

1樹脂基復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)

1.1力學(xué)性能好

樹脂基復(fù)合材料的相對(duì)密度小，只有普通碳鋼的四分之一左右，雖然密度較小，但具有強(qiáng)度大的性能，具有很高的承載力，在汽車領(lǐng)域上，可以利用樹脂基復(fù)合材料密度小、強(qiáng)度大的特點(diǎn)來減輕汽車的總量，從而降低油耗。

1.2可設(shè)計(jì)性強(qiáng)

樹脂基復(fù)合材料具備很強(qiáng)的化學(xué)性能、物力性能以及力學(xué)性能，在進(jìn)行成型前，可以通過改變?cè)系姆N類、加工方法以及配比等來進(jìn)行成型設(shè)計(jì)，以玻璃纖維為例，變換纖維的分布方向和質(zhì)量，便可以使材料發(fā)揮不同的承受能力，制成消費(fèi)者所需要的產(chǎn)品，在化學(xué)性能上，可以加入一些化學(xué)元素可以起到化學(xué)作用等等。

1.3耐腐蝕性強(qiáng)

因?yàn)闃渲鶑?fù)合材料的離子具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，使其不會(huì)受到外界因素而影響離子的穩(wěn)定性，因此具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，生產(chǎn)商可以根據(jù)其特點(diǎn)生產(chǎn)出很多的抗腐蝕產(chǎn)品。

1.4減振性能好

樹脂基復(fù)合材料本身具有振動(dòng)衰減系數(shù)大的優(yōu)點(diǎn)，在受到碰撞、沖擊等情況時(shí)，可以大量吸收沖擊能量，大幅度減少了沖擊能量的產(chǎn)生，在生活中，車禍的發(fā)生會(huì)帶來嚴(yán)重的人身安全威脅和經(jīng)濟(jì)損失，將這個(gè)性能用到汽車制造上，可以盡量減少對(duì)人體的損害，提高安全性，減少經(jīng)濟(jì)損失[1]。

2樹脂基復(fù)合材料的幾種常見成型工藝

2.1纏繞成型工藝

就是將布料、纖維等增強(qiáng)材料經(jīng)浸膠之后按照規(guī)律纏繞在芯模上，在固化、脫模之后材料就成型了，在增強(qiáng)材料的選擇上一般是布料或纖維，纖維可以使用碳纖維、芳綸以及玻璃纖維等。

優(yōu)點(diǎn)：一是根據(jù)產(chǎn)品的受力需要設(shè)計(jì)纏繞方式，最大程度發(fā)揮纖維的強(qiáng)度；二是可以采用自動(dòng)化或機(jī)械化的操作辦法，纏繞速度越快其生產(chǎn)效率越高；三是成本較低，在對(duì)同一種產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，對(duì)材料進(jìn)行合理調(diào)配，可進(jìn)行二次復(fù)合，可以最大程度減少成本的投入。

缺點(diǎn)：一是纏繞產(chǎn)品的質(zhì)量取決于產(chǎn)品的形狀，當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)凹凸不平時(shí)，纖維在纏繞時(shí)不能貼緊芯模表面，難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量；二是，如果將纏繞成型工藝發(fā)展成自動(dòng)化或機(jī)械化，在機(jī)器設(shè)備、模具、技術(shù)等方面都需要大量投入資金，只有形成生產(chǎn)規(guī)模了才能帶來產(chǎn)品的效益。

2.2拉擠成型工藝

拉擠成型工藝在二十世紀(jì)五代年代開始研究，六十年代中期開始投入使用，直到七十年代，樹脂基復(fù)合材料的拉擠成型技術(shù)才取得了巨大的突破，指的就是把纖維束浸濕后受牽引結(jié)構(gòu)拉力的影響，在模具中成型，之后經(jīng)過固化爐使其固定成型，因?yàn)樵谥圃爝^程中會(huì)受到擠壓和牽引作用，所以稱為拉擠成型工藝，這種工藝所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高、制造成本低。

2.3模壓成型工藝

在所有的樹脂基復(fù)合材料成型工藝中，模壓成型工藝是最古老的成型方法，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間來不斷的發(fā)展和完善，這種成型工藝具有比較好的發(fā)展前景，在金屬對(duì)模內(nèi)加入一定量的預(yù)浸料，之后對(duì)金屬對(duì)模進(jìn)行加壓、加熱使其成型。

優(yōu)點(diǎn)：一是成型方法簡(jiǎn)單，制作成本低，生產(chǎn)效率高，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和機(jī)械化生產(chǎn)；二是可以有效固定產(chǎn)品制作的尺寸，模具可以重復(fù)使用；三是產(chǎn)品質(zhì)量好，成型表面光潔，減少了二次修整的成本[2]。

缺點(diǎn)；模壓成型工藝的缺點(diǎn)在于對(duì)模具的要求過高，首先，模具的質(zhì)量要求高，制造程序復(fù)雜，成本投入高，其次，產(chǎn)品成型的尺寸受模具尺寸和受壓機(jī)面積的限制，這就限制了產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模，但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的提高，模壓成型工藝技術(shù)在不斷發(fā)展，在受壓機(jī)與模具的制造上應(yīng)市場(chǎng)需要而不斷改變，充分提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3優(yōu)化樹脂基復(fù)合材料成型工藝步驟

3.1優(yōu)化原材料

工業(yè)化進(jìn)程的加快使傳統(tǒng)的復(fù)合材料不滿于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，而原材料的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，在新時(shí)代下，創(chuàng)新了一批批先進(jìn)的原材料，如氧化鋁纖維、芳綸纖維、碳纖維等增強(qiáng)材料，隨著時(shí)代發(fā)展的變化，在今后還會(huì)開發(fā)質(zhì)量更高的增強(qiáng)材料，工業(yè)的發(fā)展應(yīng)順著科技的發(fā)展而發(fā)展，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2優(yōu)化預(yù)浸料制備技術(shù)

在復(fù)合材料的制造過程中，預(yù)浸料技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，直接影響著產(chǎn)品成型的質(zhì)量和效率，因此，必須要大力開發(fā)預(yù)浸料制備技術(shù)，目前，預(yù)浸料制造已經(jīng)成為了一種專門的工藝技術(shù)，由專業(yè)工廠進(jìn)行生產(chǎn)，充分提高了制造技術(shù)，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性，我國(guó)目前也在大力發(fā)展預(yù)浸料相關(guān)機(jī)器的研發(fā)與制造，比如，北京航空材料研究院自行研制的48英寸熱熔預(yù)浸機(jī)，它的發(fā)明和使用大大提高了復(fù)合材料的生產(chǎn)效率，大幅度提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3優(yōu)化固化過程

傳統(tǒng)的復(fù)合材料固化效率低，主要是固化周期長(zhǎng)、操作水平高，易受外界因素的影響，導(dǎo)致固化后的產(chǎn)品質(zhì)量不高，隨著技術(shù)的發(fā)展，可建立一套完善的信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)固化的過程進(jìn)行監(jiān)控，在檢測(cè)中，利用傳感器以及聲波技術(shù)，對(duì)反饋的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)固化的狀態(tài)，保證固化的質(zhì)量，提高工作效率。

3.4實(shí)行機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)

復(fù)合材料的制作初期，大多數(shù)都是手工進(jìn)行制作，但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，手工制作的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)不能滿足于市場(chǎng)的需要，且手工制作容易出現(xiàn)問題，對(duì)此，將材料生產(chǎn)進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化處理，不但提高生產(chǎn)效率，還可以減少人力的使用，無(wú)論是在產(chǎn)品的質(zhì)量上還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展上都有很大的提高[3]。

4樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用方向

4.1在建筑行業(yè)上的應(yīng)用

由于樹脂基復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度大的特點(diǎn)，在建筑行業(yè)有較大的發(fā)展前景，可以有效減輕建筑物的自重，改變建設(shè)設(shè)計(jì)理念，提高建筑使用率，是性價(jià)比比較高的建材。

4.2在機(jī)械制造業(yè)上的應(yīng)用

樹脂基復(fù)合材料具有強(qiáng)度大、耐腐蝕性好、減振性強(qiáng)、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工程機(jī)械的制造上、汽車零件的制造上都有其發(fā)揮的價(jià)值。

4.3在航空航天方面的應(yīng)用

目前，樹脂基復(fù)合材料已廣泛用于航空航天領(lǐng)域，不管是太空站、人造衛(wèi)星的建造，還是飛機(jī)的部件的制造都用上了樹脂基復(fù)合材料。

結(jié)束語(yǔ)：樹脂基復(fù)合材料在成型工藝上具有多種方式，其產(chǎn)品的質(zhì)量和特點(diǎn)被各行業(yè)所接受，但隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)樹脂基復(fù)合材料的需求量越來越多，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能等方面都有越來越高的要求，因此，需要樹脂基復(fù)合材料相關(guān)生產(chǎn)商提高生產(chǎn)技術(shù)，使用先進(jìn)原材料、加大科技設(shè)備的投入，發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和分析，大力發(fā)展創(chuàng)新技術(shù)，完善樹脂基復(fù)合材料的成型工藝手法，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙重發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉長(zhǎng)青，楊青芳. 樹脂基復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展[J]. 粘接，2009，05：66-70.

[2]鄭建華. 關(guān)于樹脂基復(fù)合材料成型工藝的研究[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，07：66-67.

[3]陳婷. 淺談樹脂基復(fù)合材料的成型工藝[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2015，14：6.endprint